时间：2023-08-15 17:19:33
导语：在航空航天存在的问题的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
进入火星大气层的“好奇”号飞行器，时速达到2.1万千米。展开巨大减速伞后，飞行器坠落时速降到320千米。接着再利用制动火箭，以每小时3.2千米的速度下降。最后以缆绳从飞行器上垂降放下庞大的探测车。当探测车顺利着陆后，飞行器随即飞离。从进入大气层到着陆，整个降落过程被工程团队称为“惊魂7分钟”。
在空中垂降探测车的想法听起来很疯狂，不过这是“轻放”如此庞大的探测车的最佳方式。“2001火星奥德赛”号卫星和火星勘测轨道飞行器构成的美国航空航天局太空通讯网会监控整个登陆过程。这样的登陆任务很难不令人紧张，而紧张可能需要借由花生来消除。美国航空航天局的任务指挥中心有一项传统，会在登陆前打开一包花生，然后传遍指挥中心。这一“幸运豆”的传统可以追溯到1964年的“徘徊者7”号月球近距离拍摄任务。火星任务的总监阿瑟，阿曼达表示：“我们有很多花生，通常任务总监会假定花生不会被消耗完。”
航行8个月半，2.5亿千米的旅程，这位“大男孩”平安到达目的地后，得向地球上焦急的美国航空航天局任务指挥中心报平安。不过，这通长途电话却不简单。
地球和火星的距离为2.5亿千米，即使以接近光速的无线电波，在两星球间传递信息也需要13分钟。这意味着“好奇”号发生状况13分钟后，位于地球的指挥中心才会接到消息，再花13分钟才能将指令送达火星上的“好奇”号。对于在地球上收听实时广播的我们来说，非常难想象这有多困扰。因此，“好奇”号具备一定的自动反应能力，能实时应付在火星上遇到的状况。
另一个大问题是，火星和地球都会自转，要是“好奇”号在火星上的位置背对地球，便无法顺利将电波信号直线传送到地球。对此，两部先前由美国航空航天局发射，环绕在火星轨道上“2001火星奥德赛”号卫星和火星勘测轨道飞行器就派上用场了。
[关键词]高技术产业园区；产业聚集；龙头企业带动模式
[中图分类号]F127
[文献标识码]A
[文章编号]1006-5024(2008)06-0122-04
随着西部大开发的不断深入，西部省份如何充分利用本地雄厚的国防科技资源，实现当地经济的发展与腾飞，是一个亟待解决的问题。西安作为中国航空航天产业的重要基地，在中国乃至全球都拥有特殊的地位和声誉。2002年麦肯锡的战略咨询结果和专家论证表明，航空航天产业是西安市应该发展的支柱产业。也有资料指出，航空产业的投入产出在10年之后就是1：80，就业拉动是1：40。一个机型将有500多个企业单位与之配套，二级配套的厂商更达到3000-5000家，形成一条金字塔式的产业链。西安发展航空航天高技术产业在全国具有独一无二的比较优势。
一、高技术产业园区的阐述
高技术产业区域(Hi-Tech Jndustry District)主要是指高技术产业开发区，以及连绵形成的高技术产业开发带(以下简称为高技术区域)，是高技术企业生存和发展的载体，是一种新型的科学与工业相结合的社会组织形式，包括高技术中心(Technopole)、科技工业园(Hi-Tech Industry Park)和科学城(Seience City)。
产业聚集是高技术区域的成功特征。理论研究与发展的实践表明，一个国家或地区竞争优势的获得来源于产业在其内部聚集过程中的优势获得。波特(Potter，1998)以为，在经济全球化进程中，产业聚集可以从三方面影响企业和区域的竞争：一是提高企业的生产率；二是指明创新方向和提高创新速度；三是促进新企业的建立，从而扩大和加强聚集本身。
实际上，新时期的产业聚集更强调在柔性聚集过程中知识、技术等要素的重新组合与创新，强调本地工程师、技术工人等要素的集中以及本地熟练劳动力市场的形成。各种知识型的资源优势越来越成为各国区域发展的主要动力。在高技术区域发展中，产业聚集更多的是依重于创新，聚集的方向是选择具有大量高技术人才和良好创新环境的区域。因此，可以说高技术产业的聚集是以高级知识、技术要素为主形成的，目的是为了获取具有持续竞争力的动态竞争优势。这也是高技术区域发展的重要基础。
高技术产业区域的聚集功能是指高技术区域凭借其具有的区位优势，将各种社会资源聚集在一起协同发挥作用的效应。从其内在实现价值看，聚集是高技术区域的重要区位特征，高技术区域的聚集功能是表现在人才、资金要素的资源聚集和创新的聚集，并最终体现在高技术产业经济效益的聚集；从其外在表现分析，高技术区域的聚集功能会造成对外部和其他区域人才、资金、技术的抽吸效应，从而使其取得聚集经济效益的快速发展，形成技术、经济优势的高势能区位，反过来又对外部和其他区域产生波及影响和带动作用。
二、高技术区域产业聚集的创立、成长与发展
产业聚集可以反映出一个高技术区域的竞争优势和条件，但是它并非一开始就以完整的面貌出现，必然要经历一个产生和发展的过程。从硅谷的发展可以辨识出，高技术产业聚集可以产生聚集效应，但最初的产生肯定是一些非聚集的因素在起作用。这些因素是一些区域的结构性因素，也是触发性因素(如斯坦福大学、政府投资含军事投资、企业衍生等)，它们与其他的区位优势(如自然禀赋等)结合，就会产生指向性区位因素，形成最初的企业进入动力。而这些企业又会吸引其他企业进入，区域的功能性因素起聚集的主要作用，形成动态的聚集因素(如风险投资、企业家精神和协作文化等)，促进产业聚集的自我发展。这个演化过程可以从下图表现出来。
高技术区域也可以看作是为产业聚集创立的一种区位优势。技术创新理论认为，在近乎完全竞争的市场中存在小企业技术创新的门槛，如果此类门槛过高的话，经济发展有时会因为小的历史事件而被锁定在某低级技术水平上。如果技术的创新和扩散是多数采用者都随着它“走”而引发的，那么优化选择的机制和环境就能提供有效的通道。为了帮助高技术小企业克服创新门槛的阻碍，并防止经济发展水平在某个低水平上锁定，高技术区域便应运而生，并以提供区位优势因素来帮助小企业进行技术创新，而不完全是出自自发的。高技术产业群的形成无疑需要企业有较低的进入门槛。创业企业能自由进入聚集产业，其进入会带来新技术、新思维、新的竞争方式，有利于促进竞争与创新，为产业聚集带来活力。
高技术产业区域的发展模式对园区发展至关重要。Walt,Whitman.Rostow在《经济成长的阶段》(1960)一书中认为正确规划某一时期的主导产业、确定其发展模式是制定区域产业政策的核心内容，也是壮大区域经济实力，提高区域竞争力的迫切需求。林金忠(2001)认为，聚集经济本质上是空间意义上的外部规模经济。他把规模经济分为两类：单个企业的内部规模经济；众多企业在局部空间上的集中而产生的聚集经济。他提出了三种聚集经济的类型：多层次聚集(企业间横向联系而形成的聚集)：企业纵向关联而形成的聚集(产业链)；由于区位优势而形成的同一产业或不同产业的众多中小企业的聚集。在科技园区的建设中，涵盖了三类的聚集活动。三种的聚集活动在园区中处于不同的层次，和园区的发展阶段紧密相连，如何协调三者之间的关系，如何促成不同阶段的企业的聚集活动，这取决于园区发展模式的选择。
本研究认为高技术的产业聚集最适合选用的模式为“龙头+网络”的形式。“龙头+网络”形式也被称为混合式聚集，是由多核式与网状式混合而成的产业聚集。聚集内部既存在几个核心企业及相关的小企业，又存在着大量没有合作关系的中小企业，例如美国的硅谷和印度的班加罗尔软件工业园。
高科技产业聚集以高科技龙头企业为核心，以大量的中小民营科技企业为配套，以科研院所为支撑，实行政府退出，行业协会运作的机制。高科技产业聚集生产高科技产品，经营风险大，产品的技术层次高，附加值往往也很大，要求企业拥有核心技术和自主知识产权，具有很强的技术创新能力。这类产业聚集在科技资源高度密集，传统工业基础雄厚，民营经济发达的地区容易形成规模，如东莞的计算机硬件产业聚集，西安的航空航天产业聚集，长江三角洲的先进制造业聚集和北京的信息产业聚集等。
三、龙头企业带动模式
(一)龙头企业带动模式的基本内涵
通过龙头企业的发展，带动一大批配套、协作企业，围绕龙头企业形成产业聚集。其主要特点包括：(1)多核式与网状式聚集并存；(2)核心企业不仅带动了配套企业的发展，也为散存的中小企业提供了机会；(3)核心企业与配套企业依靠品牌为核心竞争力，散存的中小企业主要以低成本为竞争优势；(4)技术创新是聚集中小企业生存和发展的关键。
(二)行业内龙头企业带动因素
1．龙头企业与产业聚集的关系。在任何一个产业聚集中，小企业都占多数。从产业聚集内部各类企业的数量来看，有完全以众多小企业组成的“原子式”产业聚集和以少数大企业为中心(龙头企业)、众多小企业为而形成的“轮轴式”或“中卫式”产业聚集。在两类产业聚集中，尤以中卫式产业聚集最为普遍。在该类聚集中，大企业处于整个企业聚集的支配地位，小企业聚集处于或下层，主要为“核心企业”进行特定的专业化加工。并且核心企业主要负责产品的最终组装与生产技术难度高、附加值大、对规模效益反应敏感的配套产品，小企业多是分工生产技术要求低、批量小、专业性分工度高的各种零辅件与半成品等，参与聚集的小企业往往又有一次承包、二次承包甚至更多次承包之分，即把核心企业委托的生产业务根据专业分工要求分包给其他小企业，从而会形成多层次的分工协作体系。中卫式产业聚集的形成往往是少数大企业首先产生，然后众多小企业逐渐聚集在其周围。因而相对于众多小企业而言，政府首先吸引大企业聚集更有目标性，也更容易成功。吴旺延(2[)04)认为，处理好大企业集团与中小企业的关系是西部地区发展中小企业聚集的基础。龙头企业是产业聚集得以发展壮大的关键，当地政府应当为龙头企业保驾护航，要注意发现和培植聚集龙头企业，注重龙头企业和品牌建设。在计划体制下，西部地区建立了一批军工企业和重工业企业。这些企业是按照全能型模式创建的，集企业管理功能和社会管理功能为一体，是基建、供应、生产、销售、生活服务自成体系的，大而全的企业组织结构。由于体制的原因，这些大企业迫切需要“瘦身”并和其他企业“牵手”，才能恢复活力。
2．龙头企业对产业聚集发展的带动作用。“火车跑得快，全靠车头带”，产业聚集龙头骨干企业在加快产业聚集，推动产业聚集发展中起着非常重要的作用。
首先，龙头企业促进产业聚集。一是龙头企业都具有较大的规模和实力，在市场经济条件下，资本、技术、人才等资源总是首先流向那些拥有较大规模和较强实力的大企业。这也就是说，大企业拥有更强的吸引力和凝聚力，能更好地发挥产业聚集主角的功能。二是龙头企业都具有自主知识产权的知名品牌。品牌是市场经济的通行证，是市场竞争力和影响力的集中体现。拥有知名品牌的龙头企业对上下游产业链条具有强大的引领和整合能力。三是龙头企业具有自己核心优势。对于参与产业聚集的企业主体来说，核心优势包括核心技术、专利产品、管理技能、市场网络等诸多方面。一个企业只要在上述一个或多个方面具有独特优势，就会对上下游产业产生强大的拉动和聚集作用，从而与其他相关企业形成产业聚集。龙头企业作为区域内领头羊，一般都具有自己独特的竞争优势。
其次，龙头企业促进产业链延伸。龙头企业能适应国际分工和专业化生产的新形势，不断将一些配套件及特定的生产工艺分离出来，形成一批专业化配套企业，并积极支持中小企业进人自己的供应网络，而专业配套企业的大量进入，又会带领上游原材料供应和加工企业，下游销售企业的不断涌现，从而促进产业聚集内产业链的延伸。
再次，龙头企业加速科技创新、带动产业升级。为了保持行业内的领先地位，龙头企业会更加注重技术的创新和引进。通过与高等院校、科研院所的合作开发新技术、新工艺，与国际大企业合作，引进国外成熟的先进科技，在新产品开发方面不遗余力。研究表明，拥有龙头企业或知名品牌的产业聚集，科技经费投入规模较大，龙头企业科技投入也较大。
最后，龙头企业提高产业聚集内的组织化程度。龙头企业按市场导向，进入某一产品或产业领域，组织专业生产，为了自身产品的保证和竞争力的培养，龙头企业虽然会发展很多的配套企业，将一些生产环节分离出去，但还是会通过协作，把产前、产中、产后作为一个体系来运作，激活各环节的生产要素，产生“一石激起千层浪”的连锁效应。
龙头企业具有开拓市场、引导生产、深化加工、搞好配套服务的综合功能。只要充分发挥龙头企业的带动作用，通过龙头企业的品牌优势、技术优势和市场优势，把分散的、小规模的生产经营组织起来，形成有竞争力的产业聚集，改进工艺、提高技术，带动整个产业水平提高，就会最终形成在全国甚至全世界有影响的产业品牌。
(三)模式中龙头企业所需条件
1、龙头企业有足够大的规模。龙头企业生产经营的规模较大，经营效益较好，有能力带动一批配套企业，并能持续为配套企业的生存发展提供市场空间。
2．龙头企业的产业链可拆分。龙头企业的产品产业链较长，并且每个生产环节可以拆分，使配套企业的独立存在成为可能。
3．龙头企业产品的外协性。龙头企业所需的原材料、半成品或零部件可以由配套企业生产或加工，不涉及龙头企业的核心技术。
4．龙头企业和配套企业要形成合理的分工协作关系。龙头企业与配套企业在产品研发、市场开拓、产品生产方面要有合理分工，建立良好的协作关系，不能成为竞争对手。
5．原料取得的便利性。为龙头企业配套的企业所需的初级原料要很方便取得，能够承受运输费用。
(四)应注意的问题
1．龙头企业要持续稳定发展。龙头企业的发展是整个产业聚集存在的基础，只有龙头企业的持续稳定发展才能为整个产业聚集提供发展的条件和机遇。
2．龙头企业的技术支持。龙头企业应为配套企业提供相应的技术扶持，使配套企业能够跟上龙头企业技术创新和发展的步伐，保证配套企业的健康发展。
只要培育好龙头企业，引导好配套企业，协调好龙头企业与配套企业的分工协作关系，就一定能促进龙头企业作为带动型产业聚集的形成和发展。
四、西安航空航天产业园区模式
(一)西安航空航天产业园区可行性分析。地区间的产业竞争集中体现在产业聚集的竞争，要提升产业竞争力，就要增强产业聚集的竞争力，进而要求搞好产业聚集的空间载体即产业园区的建设。产业园区通过培育主导产业和建立相关支持产业配套，聚集和整合大量的资金、人才、信息等资源，组建信息交流和知识扩散的网络，发挥其外部经济效应，形成了创新的系统环境，使各个主体能实现有效的分工与合作，同时产业园区通过建立使地方政府、企业、服务机构之间实现互动合作的对话机制，协调聚集之间的地域、产业分工和合作，从而促进聚集的不断成长并提升产业组织的竞争力。产业园区和产业聚集相互促进、相互制约，产业园区是形成、承载和促进产业聚集发展的空间载体，产业聚集是提升
产业园区和地区产业竞争力的核心内容。
产业价值链理论来源于哈佛大学商学院教授迈克尔・波特在其1985年出版的《竞争优势》一书中提出的“价值链(Value Chain)”理论。在生产者驱动的价值链中，价值链中的关键制造者一般控制关键技术，扮演协调各个环节的角色。在这里，生产商负责协助它们的供应商和顾客的效率。生产者驱动的价值链是那些大型的、通常由跨国制造商发挥中心作用来协调的生产网络(包括它们的前向和后向联系)，这以资本和技术密集型产业――例如汽车、飞机、计算机、半导体和重型机械产业为典型。
所以，以核心企业为龙头，形成产业链，进而形成网络化集群是可行的。而且通过发展和完善产业园区建设，充分发挥产业聚集的空间聚集和产业链交织优势，更是增强地区产业竞争力和经济实力的有效途径。西安航空航天产业发展模式是围绕航天、航空等高新技术产业，形成产业链、产学研相结合的航空航天产业园区。其中，西安闫良航空产业园结合优势产业培育龙头核心企业、拉长军民两用科技园区的产业链条。即以西安飞机工业集团公司为中心，在支持龙头核心企业的科研活动及其成果的产业化，注重培育相关配套的企业，拉成产业链。西安韦曲航天科技产业科技园区是以龙头军工企业为核心形成的园区，即围绕大型军工企业形成军地两用型产业园区，以航天科技产业为主导，其产业定位是以发展航天科技产业聚集及民为支柱产业，发挥航天高科技的优势，促进航天科技企业的民用产业发展。
(二)西安航空航天产业园区现状。西安的阎良、韦曲作为中国航空航天产业的重要基地，具备了发展高技术航空航天科技产业的基本条件。其中阎良拥有一批在全国有一定影响的大型企业集团，如西安飞机工业集团公司、西安飞机设计研究所、飞行试验研究院，以及毗邻的西安航空发动机公司，是全国唯一的集飞机设计、生产制造、试飞鉴定、教学培训为一体、产业体系最完整的航空产业基地；韦曲以研发和制造液体火箭发动机的中国航天集团公司第六研究院基地为依托，兼具西安电子工程研究所等32家航天和高科技产业，充分发挥业已形成的航天科技资源对科技的带动作用，促进区域经济的快速发展。
根据西安市航天航空产业的实际情况及特点，作者对航天航空产业园区的发展模式进行分析研究，认为其产业聚集最适合选用的模式为“龙头+网络”的形式，即是由多核式与网状式混合而成的一种混合式产业聚集。
美国国家航空航天局在2(111年年底给地球人打了一剂强心针，他们在太阳系外找到了一个地球的“兄弟”――行星“开普勒22b”，这是美国国家航空航天局证实的第一颗太阳系外的宜居星球，也是迄今为止发现的所有宜居星球中个头最小、最像地球的行星。它俨然是宇宙中的第二个地球它温度宜人，不会晒死人也不会冷死人，一年290天，与地球颇为相似，唯一的不足之处是有点远，距地球有600光年。
其实，在“开普勒22b”被发现的两个月前，中国科学院紫金山天文台的科学家已经发现在太阳系外的高倾角行星系统中可能存在宜居类地行星，数量在2到3颗左右，围绕同一颗恒星运动，这一发现支持了宜居行星的存在，也表明系外行星系统中发现宜居行星是极有可能的：
茫茫太空已经无法阻止地球人了吗?要想到这些“地球的兄弟”上定居，你肯定需要一份太空宜居指南，对于这种“星际大搬家”行动，你肯定也有些想吐一些东西，就让我们来八一八这些科学和八卦吧。谁在决定“备用地球”的产量?
“备用地球”是否适合生命生存，还要看它的位置以及其他条件而定。天文学家将行星系统中适合生命存在的行星轨道称为“宜居带”，范围主要取决于中央恒星的类型和辐射强度。
与中央恒星相隔一段合适的距离，此处的行星表面平均温度能够使液态水稳定存在，才可能拥有像地球一样的生命环境条件。
“宜居带的范围和恒星本身的类型有关，同时还跟恒星的辐射强度有关。”紫金山天文台研究员季江微说，在太阳系，宜居带大致分布在金星轨道到火星轨道之间，地球刚好在其中。
美国夏威夷大学的学者在顶最新研究中甚至指出，银河系中大约有10亿个适合生命存在和演化的区域，且其中大部分可能分布在接近银河系核心区的部位。
找寻“备用地球”说起来并不复杂，不管它在哪儿，都离不开茫茫宇宙定的宜居带。难的是，它们是否靠谱是否适合我们去住，科学家说，想要确定这个，很难。星球“生命维持系统”才是硬道理
宜居带上的行星，是否就是将来我们可以进行宇宙移民的星球呢?季江徽说，这还需要很多条件：恒星和行星的寿命必须长到足以产生生命，适宜的恒星光度，稳定的低离心力行星轨道和自转倾斜度，以及成分合适的行星大气等。
如果将来找到了处于宜居带内的系外类地行星，如何判断它们是否适合生命存在呢?首先，这颗“备用地球”要和恒星之间有合适的距离，能够接受到恒星的光和热，自转轴要有一定的倾角形成一年四季；其次，要有稳定的轨道，一定的偏心率；还要有液态水，适合生命存在的大气。“人类之所以可以在地球上繁衍不息，就是因为它既有磁场，又有大气。它们就是地球的保护圈。”最后，恒星、行星的寿命还要足够长，够得上产生生命，这套都是“生命维持系统”。
当然，要想真的有生命生存，还要有很多条件，比如，不存在对人体有伤害作用的物质，诸如毒气、放射物质等。
宇宙中存在着无数的星系，银河系只是其中之一，而在银河系将近2000亿颗恒星中，太阳只是其中的一颗普通恒星。那么，是否在太阳系外也有适合居住的行星?
“太阳系中，宜居带大概位于0.84～1.77个天文单位(天文单位，天文学中距离的基本单位，长度约等于地球跟太阳的平均距离)，即大致在金星轨道到火星轨道之间。同个原理，我们在太阳系外的高倾角行星系统中进行数据模拟，发现了2到3颗宜居行星，也是围绕同一颗恒星运动。”经过半年研究，季江徽和他的科研团队发现高倾角行星系统中可能存在宜居的类地行星，数量在2到3颗左右。科学家如何寻找“备用地球”
实际上，这些神秘的“备用地球”并不容易被观察到。为了找到它们，现在几乎是全球总动员。
据季江徽介绍，目前最常用的有两种搜寻方法：视向速度法和掩星法。所谓视向速度法，其原理是，类地行星本身不发光，它是反射恒星的光，尽管发出的光很微弱，但由于行星大气成分的不同，其光谱的周期会发生变化，通过对变化谱线的测定，我们就可以确定“备用地球”是否存在。
掩星法则不同，它的原理是因为“备用地球”会围着恒星转，从地球的角度看，在旋转的一个周期内一定有把恒星“挡住”的时候，天文学家通过测量恒星暗下来的光度，就可以估算出这颗行星的大小和质量，而两次“挡住”的间隔就是“备用地球”的轨道周期，同时光谱仪将测出行星的温度、亮度和质量，进而考察是否有水、氧气等。
目前最大的探测“备用地球”的项目就是开普勒探测计划。2009年3月，美国国家航空航天局将用于寻找“备用地球”的空间望远镜“开普勒”送进了太空轨道，开始对大量的恒星进行探测，寻找与地球相似的星球。而欧洲2006年底发射的柯洛卫星，收集遥远行星的信息，探测宇宙恒星震动，也是“备用地球”搜索的先行者。
未来，天上地上的“天眼”都越来越多地关注系外“备用地球”。“备用地球”其实有很多
前不久公布的“开普勒22b”被认为是地球的孪生兄弟，那我们是否有机会移民上去?季江徽笑着说，即使人类将来发明出接近光速的太空船，到达那里也要很长很长时间，“开普勒22b”距离我们有600光年远呢。
“我们乘什么进行星际移民是个问题。”季江微说，不到万不得已，没有必要进行星际移民。“要进行星际移民，肯定是太阳变成了红巨星，它要吞噬地球了。所以，大家才纷纷逃离地球。”
[关键词]聚合物基复合材料 航空航天 创新型人才 教学实践 考核方式
中图分类号：G642.0； TB332 文献标识码：B
先进聚合物基复合材料由于质量轻、强度高，已成为航空航天等领域具有战略性的关键材料之一，近年来其应用、科学与技术呈现出突飞猛进的发展态势[1，2]。2006年1月国家提出了在2020年建成创新型国家，实现科技发展成为经济社会发展有力支撑的建设目标，其中培养和造就创新型人才，特别是创新型工程科技人才是重中之重[3，4]。
以往的教学方式，注重基本概念、基本理论和基本技能的讲授，考核也主要是闭卷答题，对学生关于知识结构的系统性和在实践中自觉运用知识的积极能动性引导不足，不利于培养学生的独立性、实践性和创新性意识。针对这一问题，笔者所在的北京航空航天大学复合材料团队结合50多年的教学科研经验和体会，就如何适应创新型国家战略发展需求，培养高素质的复合材料创新人才问题，开展了《聚合物基复合材料及其成型工艺》课程改革。其中课程考核是教学活动的重要环节，对引导和促进学生潜能、个性和创造性等的培养具有重要作用。
考核方式的改革
聚合物基复合材料是一门诞生于上世纪50年代的新兴工程学科方向课程，相对于传统材料，它的理论、方法及技术处于不断更新与发展阶段，同时该材料涉及的学科知识很广，包括高分子物理、高分子化学、物理化学、有机化学、材料测试方法、材料力学等，具有多学科交叉融合、知识更新快、应用性强等特点。因此，在教学大纲的指导原则下，结合复合材料学科方向的以上特点，首先确定了《聚合物基复合材料及其成型工艺》课程考核方式改革的核心内容。选取先进聚合物基复合材料在航空航天应用中的四种典型案例，引导学生依据所选对象的结构、使用等设计要求[5]，综合分析其原材料选择、工艺制订和性能分析各环节，强化学生对专业知识和技术的融会贯通理解能力，提升运用所学知识分析、解决实际问题的能力。
1.改革内容
在原有教学内容基本讲授完毕后，对应于课堂讲授的重要知识点，以复合材料在飞行器结构上的典型应用为实例，对其应用情况和结构特征进行综合评述，然后让学生自由选择一个实例，通过课外自学、资料调研、小组讨论等途径，对原材料选择、制备工艺设计、性能测试评价三个方面进行细致分析。在此基础上，应结合工程实际考虑结构应用的可靠性、材料质量的稳定性、表征分析的有效性和完备性，以及成本效率等因素，对所选材料、工艺和性能指标等进行可行性论证和评价。
首先让学生形成2～3人的小组，利用课余时间根据所选择的实例进行文献调研，每个人调研的内容应各有侧重点，然后进行讨论和汇总，撰写可行性论证报告，该环节在一周内完成。然后教师对报告进行评阅，总结报告存在的问题。最后教师在课堂上对所涉及的应用案例进行点评和讲解，对比较集中的问题进行分析，并挑选报告撰写的比较优秀的小组在课堂上阐述撰写的思路和过程。
撰写形成的典型复合材料应用可行性论证报告是考核学生综合运用知识能力的主要依据，其内容应包括：（1）复合材料结构使用要求及国内外应用情况；（2）复合材料原材料选择；（3）复合材料制造工艺设计与制造方案评估；（4）复合材料关键性能测试及评价。报告内容的安排上要求具有条理性和逻辑性，给出选定材料和方案的分析判定依据，并要求具有可操作性。在报告格式上要求符合学术规范，适当引用参考文献。
2.可行论证报告考核要求
依据先进聚合物基复合材料近年来的前沿发展和国家需求，结合笔者所在教学科研团队已有基础和优势经验，突出航空航天特色，在课程改革中选定：大型客机机翼上下壁板及中央翼盒上下壁板、超音速飞机机翼纵横加筋壁板、大型客机机头雷达罩及升降舵壁板、卫星主承力筒等作为研究对象。学生依据所选结构对象的应用要求，就原材料、工艺和性能展开可行性论证分析，形成报告。报告的具体考核要求如下：
（1）复合材料典型应用案例分析：阐述所选对象的结构形式、承载要求、功能特性、使用环境等；
（2）复合材料原材料选择：主要对增强体、树脂基体、夹芯材料等的主要类型、工艺及性能特点及其匹配关系进行对比分析，按照性能满足应用要求的原则，同时考虑工艺和成本因素，初选出几种材料体系；
（3）复合材料制备工艺设计：依据材料工艺性表征评价方法，分析所选结构对象的可制造性，主要包括工艺方法对所选对象结构形式的制造质量控制难度和制造周期两个方面，结合材料体系的物理化学行为分析，确定成型、固化方法、工艺流程，对比不同方法在制造质量稳定性、结构灵活性、实施成本、批量适用性等方面的特点，再详细分析工艺参数、工装设备、缺陷控制等因素，确定工艺优化方案；
（4）复合材料性能测试评价：结合复合材料结构服役特点和设计要求，针对所选材料体系组成和各向异性特征，确定复合材料的力学、功能、环境使用性能等的测试方法与评价指标；
（5）论证报告结论：综合分析所选材料体系、工艺方案及性能指标的科学性、关联性和工程可实施性，对于可能存在的难点或关键问题给予评述，并提出分析和解决的方法。
改革效果与体会
针对学生撰写的报告，教师依据学生对所学知识的掌握、运用能力，以及分析、阐述问题的逻辑性和科学性进行评分，占总成绩的30%，选出优秀报告作为范例，并总结学生在分析中存在的问题，在课堂上对所涉及的应用案例进行点评和讲解，使学生深入理解所学知识之间的关联性和贯通性，培养学生运用知识分析、解决问题的自觉性和主动性。
通过两年的教学改革和实践发现，这种考核方式有效激发了学生的自主学习兴趣，不仅学生的团队合作能力、发散思维、逆向思维能力、文献调研能力、沟通表达能力、随机应变能力等方面得到了培养和提高，而且学生养成了主动学习和互动学习的良好习惯。从可行性论证报告的成绩看，两年中优和良的总比例占到了70%～90%，说明了学生的认真态度和积极性。通过与学生的座谈，了解到学生对考核方式的改革反映良好，认为该环节对课堂知识的理解和运用起到了很好的促进作用。这一考核方式改革导向，使学生对复合材料基本知识的理解变得生动和深刻，提高了在实践中运用所学知识分析、解决问题的综合能力，并且利于学生掌握知识点的内在关联和约束作用，以及对知识体系的有机性理解与融会贯通，是一种创新型工程科技人才培育的考核新模式，为“两领”人才成长及其素质提升提供了有益的探索。
另外，通过学生反馈和论证报告的总结评述，教师可掌握课堂教学效果，便于改进教学方法，更新教学内容，提高素质教育的教学质量。同时可以更客观地评价学生的综合能力，判断学生的学习效果，使教和学两者得到有机结合。显著提高了学生将理论知识与工程实践相结合、专业知识与专业技能相贯通的学习意识，培养和增强学生的自主学习、综合分析，以及运用知识解决问题的创新能力。
根据已有的改革成果和体会，下一步准备结合复合材料技术和应用的最新发展趋势，丰富典型实例中涉及的内容，不局限于复合材料在航空航天领域的应用，而扩大到能源、交通、建筑等方面，如大型复合材料风电叶片、复合材料车身、复合材料船体等，从而进一步扩展学生思路，丰富教学内容。
参考文献：
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在本次编号为STS-134的任务中，奋进号将搭载着六名宇航员为国际空间站输送去价值20亿美元的太空实验设施。执行本次飞行任务的六名宇航员分别是：指挥官凯利(Mark Kelly)、宇航员约翰逊(Greg H. Johnson)、欧洲航天局宇航员维托利(Roberto Vittori)与美国宇航局航天专家查米托夫(Greg Chamitoff)、费斯特尔(Andrew Feustel)与费克(Mike Fincke)。在本次发射之后，阿特兰蒂斯号航天飞机计划于六月进行其最后一次飞行任务，之后美国的航天飞机将全部退役。
此次奋进号将为国际空间站运送名为阿尔法磁谱仪2的设备，阿尔法磁谱仪2将被安放至国际空间站，用于探索反物质，暗物质和宇宙射线等问题。反物质和暗物质是两种神秘物质，从理论上讲应当存在，但目前为止又找不到其存在的真凭实据，而阿尔法磁谱仪项目的主要目的就是找到它们。这一项目由美国麻省理工学院华裔诺贝尔奖获得者丁肇中负责，包括中国科学家在内的全球600多名科研人员参与了这一项目。
据了解，奋进号航天飞机(STS Endeavour OV-105)是美国国家航空航天局(NASA)肯尼迪太空中心(KSC)旗下，第五架实际执行太空飞行任务的航天飞机，首次飞行是在1992年5月7日执行编号为STS-49号的任务，奋进号是美国航天飞机之中首架以公开征名竞赛的方式由美国中小学生决定名称的航天飞机，以18世纪英国探险家詹姆斯・库克的考察船的名字命名。高36.6米，宽23.4米，重71吨，造价超过20亿美元。
据英国新科学家杂志报道，美国宇航局“奋进号”航天飞机还携带了一个与众不同的货物进入太空――婴儿鱿鱼。
这并不是宇航员想改变他们的食谱，而是鱿鱼能帮助科学家更好地理解“有益细菌”在微重力太空环境下的行为特征。美国盖恩斯维尔市佛罗里达州大学的杰米-福斯特(Jamie Foster)负责进行这项实验，他希望证实有益细菌在太空环境是否会“变坏”？
目前，科学家已知疾病细菌如果发送至太空，它们将生长得更快，并变得更加致命有毒。2006年，航天飞机携带沙门氏菌进入太空，当它们返回地球时，其毒性已增至3倍，很可能可直接杀死正常的老鼠。同时，大肠杆菌在太空环境中也会出现毒性增强的现象。
然而以上实验均是聚焦于有害细菌，福斯特说：“这是首次关注有益细菌在太空环境中的变化。”
鱿鱼是一种头足类动物，这是一支高智商物种，其中还包括：章鱼和墨鱼。此前科学家未曾将鱿鱼发送到太空环境中。
福斯特现已安排将短尾鱿鱼发送至太空，短尾鱿鱼是一种太平洋物种，身体内可携带叫做费氏弧菌的细菌，当幼体鱿鱼孵化之后，这些绕圈便寄居在它们体内的发光器官。同时，鱿鱼使用这些细菌产生光线，照亮身体下方海域，从而确保鱿鱼不会进入一个明显的阴影区域。
这是一种典型的互利共生现象，鱿鱼和费氏弧菌能彼此合作共生受益。人类与细菌也具有类似的关系，有助于形成人体免疫系统和消化系统，但与人类息息相关的数千种细菌并非都是有益的。
关键词：增材制造；航空航天领域；发展现状
1 金属增材制造的种类和原理
金属增材制造（Additive Manufacturing，简称AM）技术区别于传统的铸、锻、焊等热加工“等材成形”技术及车、铣、磨等冷加工“减材成形”技术的一种全新的制造方法，是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除-切削加工技术，是一种自下而上的制造方法[2]。它是融合了计算机软件、材料、机械、控制等多学科知识的系统性、综合性的技术。增材制造按照不同的加工方法可分为激光增材制造、电子束增材制造、电弧增材制造等，有的加工方法仍可细化成两种或多种不同的具体方式。下面将对各种不同增材制造方法的原理和特点进行阐述，并对各自的国内外研究现状进行介绍。
2 激光增材制造
激光增材制造分为激光选区熔化技术和激光直接沉积技术，激光选区熔化成形技术原理：它是以激光作为热源，一层一层熔化金属粉末，直接制造出近形的金属零件。
激光快速成形技术打破了传统材料去除或变形加工成形方法的限制，利用“离散+堆积”的材成形思想，通过同步送粉（送丝）或激光熔覆数字化成形一步实现工件的精确成形；属近净成形制造技术。激光直接沉积技术是在快速原型技术和激光熔覆技术的基础上发展起来的一种先进制造技术。该技术是基于离散/堆积原理，通过对零件的三维CAD模型进行分层处理，获得各层截面的二维轮廓信息并生成加工路径，在惰性气体保护环境中，以高能量密度的激光作为热源，按照预定的加工路径，将同步送进的粉末或丝材逐层熔化堆积，从而实现金属零件的直接制造与修复。
约翰霍普金斯大学、宾州大学和MTS 公司开发出一项大功率CO2激光 “钛合金的柔性制造”技术，并成立AeroMet公司。该公司的目标就是实现具有高性能、大体积钛合金零件的制造，尤其是大型整体加强筋结构钛合金零件的快速成形。公司的主要研究方向为军事领域的航空航天用钛合金部件的激光增材制造。该公司制造的钛合金零部件已实现装机使用。已使用零件分别为F-22战斗机的某接头、F-18战斗机的翼跟加强板的连接吊环和起落架连接杆。其中，F-22的接头件能够达到要求疲劳寿命的两倍以上，翼根加强筋达到要求疲劳寿命的四倍以上，起落架连杆疲劳寿命超过原件的30%。
美国Sandia国家实验室的Griffith研究组提出以激光熔覆沉积成形为基础的激光净成形（Laser Engineered Net Shaping）技术，并将此技术用于修复涡轮发动机的零部件。研究的材料种类包括不锈钢、钛合金、高温合金等，成型件的强度和塑性均比锻造件得到显著地提高。研究小组还通过对控制软件的研究和改进，将加工精度提升了一个等级。其水平方向加工精度达到0.05mm，垂直方向加工精度达到0.4mm，加工后零件的表面光洁度达到6.25μm。但是成型精度的提高会影响到成形效率。特别值得一提的是，研究组通过改变金属粉末的成分，实现了材料成分在一个零件上的梯度变化，从而使得零件的不同部位具有了不同的力学性能，这就为零件的设计优化提供了一种新的方法。
国内的增材制造相关研究虽然起步较晚，但是一些相关的大学和研究机构已有异军突起之势，在某些方面甚至达到国内外领先的地步。西北工业大学的黄卫东教授的团队在快速原型制造技术的基础上提出了激光增材制造技术的研究思路，进行了相关的研究探索。并成功运用激光立体成形技术制造出了大型飞机的钛合金翼梁缘条和飞机发动机的高温合金空心叶片，综合力学性能优于同等条件下的锻件。北京航空航天大学的王华明教授采用激光增材技术制造出大尺寸金属零件，并应用于新型飞机的研制过程中，不但提高了飞机的结构强度，而且大大缩短了飞机的研制周期，并于2012年获得国家科学技术进步一等奖。
但是激光增材制造也存在一些问题[3]。比如：球化现象、裂纹敏感性、残余应力等，而且设备较昂贵、能量利用率低、低熔点金属材料的受热变形、速度与精度之间的矛盾等问题也尤为突出。尤其对铝合金而言，由于液态铝的光反射率很高，激光照射在液体表面大部分反射掉，导致其能量损失严重；而且铝合金熔点较低，激光的能量密度很高，对大型薄壁零件或者壳体增材时，翘曲变形较严重。
3 电子束增材制造
电子束增材制造分为熔丝沉积成形和电子束选区熔化成形，电子束熔丝沉积技术又称为电子束自由成形制造技术（Electron Beam Freeform Fabrication，EBF）。在真空环境中，电子束轰击金属表面形成熔池，金属丝材通过送丝装置送入熔池并熔化，同时熔池按照预先规划的路径运动，熔池金属逐层凝固堆叠，达到致密的冶金结合，从而制造出金属毛坯件，最后进行表面精加工和热处理。特点：沉积效率高、真空环境有利于零件的保护、内部质量好、可实现多功能加工。电子束选区熔化成形技术[4]（Electron beam selective melting， EBSM）的工艺原理。先在铺粉平面上铺展一层粉末并压实；然后，电子束在计算机的控制下按照断面轮廓的信息进行有选择的熔化，层层堆积，直至整个零件全部熔化完成；最后，去除多余的粉末得到所需的三维零件。特点：成形精度高，成形件表面质量较好，光洁度较好，可用于近成型增材制造。
Calcam公司[5]采用电子束熔丝沉积增材制造技术，通过对工艺参数和控制系统的把控，制造出了综合力学性能优于锻件的TC4钛合金叶轮部件，并成功应用于某型飞机上。
2001年瑞典的Arcam公司成立以来，以电子束增材制造技术在粉末近净成形精度、效率、成本和力学性能等方面具有的优势，针对它的研究很快成为了国外科学前沿的研究热点。德国纽伦堡大学、英国华威大学、美国北卡罗莱纳大学以及美国波音公司、Synergeering集团、德国FAruth公司、瑞典VOLVO公司等都陆续开展了相关的研究。美国Sciaky公司联合Lockheed Martin、Boeing公司等也在同时期合作开展了研究，成形钛合金时，最大成形速度可达18kg/h，力学性能满足适航要求。意大利AVIO公司[8]采用其自行制造设备开发出航空发动机复杂TiAl基合金构件，并成功应用在新一代航空发动机上。
2006年北京航空制造工程研究所开始对电子束熔丝沉积成形技术进行深入研究。设计并制造了国内首台电子束熔丝沉积成形设备，对TC4、TC18、TA15、等钛合金以及A100超高强度钢的力学性能进行了系统的研究。研制了大量钛合金零件和试验件。2012年，采用电子束熔丝成形制造的钛合金零件在国内飞机结构上率先实现了装机应用。
目前电子束增材制造仍面临着一系列技术问题，吹粉、球化现象、变形及残余应力控制、表面粗糙度等。而且，电子束增材设备十分昂贵，设备维护成本较高。因为电子束加工需要真空保护，所以其制造周期较长。对轻合金薄壁件的增材制造而言，同样存在着变形严重的难题。
4 其他增材制造方法
4.1 电弧增材制造
电弧增材制造又叫做形状金属沉积（shaped metal deposition SMD）技术。它采用的是钨级气体保护焊技术和高密度丝材。工件在保护气环境下被层层叠加制造，同时焊接机器人直接由电脑CAD模型控制。通常情况下，精度和表面质量都不如激光或电子束增材制造。但是，它可以制造大到1m3的工件并且沉积速率可以达到1kg/h。因此，高速的电弧增材制造大型高密度部件的能力在这方面使得它比其他方法具有巨大优势。
英国谢菲尔德大学的贝恩等人用六轴联动的机器人在两轴的平台上对铜丝材进行电弧增材制造，获得了厚度为20mm的箱体坯件。组织性能接近同等条件下激光增材的性能。
天津大学的尹玉环等人使用TIG电弧作为热源对5356铝合金零件的增材成形进行了研究。研究结果表明：同一层成形时通过对道次间冷却时间的控制可以获得较好的增材成形效果，而对整个成形件而言不同层之间冷却时间的合理控制对获得良好的增材成形效果也起着至关重要的作用。还发现在后续焊接中采用不同的焊接速度虽然可以有效的控制热输入量，但是如果焊接速度的差异过大将导致增材成形过程的稳定性变差。
华中科技大学的王桂兰[7]等研究了电磁场对电弧熔积快速成形温度场及参与应力的影响，研究结果表明：添加磁场之后，成形件表面温度场各温度区域范围增大，熔积层表面热循环峰值温度升高，冷却速度降低，成形件表面的纵向和横向残余应力均减小。
电弧增材制造也存在一些不可回避的难题[8]：吹粉和球化现象严重造成成形稳定性差、成形材料种类的局限性、成型零件易发生开裂和变形综合力学性能较差、组织差异大和需要较多的后期精加工等。
4.2 超声增材制造
超声增材制造Ultrasonic additive manufacturing（UAM）作为一种固态金属成形加工方式，它是运用超声波焊接方法，通过周期性的机械操作，将多层金属带加工成三维形状，最后成形为精确的金属部件。下面是滚轴式超声焊接系统，它是由两个超声传感器和一个焊接触角组成，传感器的振动传递到磁盘型的焊接触角上，能够在金属带与基板之间进行周期性的超声固态焊接，进而触角的连续滚动将金属带焊在基板上。这种技术能够使铝合金、铜、不锈钢和钛合金达到高密度的冶金结合。若将它与切削加工做比较，UAM可以做出深缝、空穴、格架和蜂巢式内部结构，以及其他的传统的切削加工无法加工的复杂结构。
5 展望
增材制造技术经过二三十年的探索发展，目前正处于蒸蒸日上的时期，一方面期待在技术上有新的突破，提高增材制造在材料、精度和效率上的要求；另一方面是基于现有技术的新应用，拓宽增材制造的应用领域和范围。相信在不久的将来，一定能看到增材制造技术在航空航天领域的更大范围的应用。
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制造业
在3D打印发展之初，其应用仅局限在原型制作或工艺品打印。随着3D打印技术的日趋成熟，在汽车、航空、医疗、教育、电子消费品等领域有了更为广泛的应用。其中3D打印在航空和汽车领域的发展已经比较成熟，而生物医疗则成为了最近3D打印研究的热门领域。
汽车行业
汽车制造商可以算作是增材制造技术的最早使用者之一，过去几十年汽车制造商多将3D打印技术应用于小批量原型制造。最近几年，各大汽车制造商开始加大3D打印技术使用步伐，向更高价值的应用转变，3D打印在汽车行业的应用正在从用于最终检查和设计验证的相对简单的概念模型，演进到用于测试车辆、发动机和平台的功能性部件。目前，汽车行业是3D打印的原型零部件的主要生产者，每年汽车行业将生产超过10万件原型零部件和添加制造的模具。
航空航天
3D打印技术特别是金属直接快速成形工艺成为航空航天领域的应用热点，其优势体现在生产周期短、生产成本低、减重（轻量化）等方面。
由于航空航天设备所需要的零部件往往都是一些需要单件定制的小部件，如果运用传统工艺制作势必会存在制作周期过长、成本过高的问题。3D打印工艺制造速度快，成型后的近形件仅需少量后续机加工，可以显著缩短零部件的生产周期，满足对航空航天产品的快速响应要求。3D打印加工过程的材料利用率很高，成形过程无需专用模具、工具和夹具，可以节省制造航空航天装备零部件所需的昂贵原材料，显著降低制造成本。
金属零件直接成形时的快速凝固特征可提高零件的机械性能和耐腐蚀性，与传统制造工艺相比，成形零件可在不损失塑性的情况下使强度得到较大提高。如由激光快速成型技术打造的一次成型钛合金的承力能力比普通锻造、焊接强上近30%。
同时，3D打印拥有良好的设计灵活性和加工柔性。3D打印工艺能够实现单一零件中材料成分的实时连续变化，使零件的不同部位具有不同成分和性能，是制造异质材料（如功能梯度材料、复合材料等）的最佳工艺。航空航天装备的零部件由于工作环境的特殊性通常对材料的性能和成分有着严格甚至苛刻的要求，大量试用各种高性能的难加工材料，而3D打印技术可以方便地采用高熔点、高硬度的高温合金、钛合金等难加工材料。
医疗行业
目前医疗行业3D打印技术的应用主要有以下几方面：一是无需留在体内的医疗器械，包括医疗模型、诊疗器械、康复辅具、假肢、助听器、手术导板等;二是个性化永久植入物，使用钛合金、钴铬钼合金、生物陶瓷和高分子聚合物等材料3D打印骨骼、软骨、关节、牙齿等产品，通过手术植入人体;三是3D生物打印，即使用含细胞和生长因子的“生物墨水”，结合其他材料层层打印出产品，经体外和体内培育，形成有生理功能的组织结构。
体外医学模型
3D打印模拟器官可以用来检测药物效果，一方面有利于缩短临床药物研发周期，另一方面可以避免潜在的人体试验损害，极大地节省新药的研发费用。构建3D 模型在手术设计、操作演练等方面具有广阔的应用前景和极高的应用价值。器官或组织的3D 医疗模型，能够将器官或组织内部构造的细节逼真地显示出来，使得医学知识变得更加直观明了。这种技术已在整复外科、口腔科、眼科等领域中的颅骨修复、下颌骨修复正形等方面发挥了积极作用。
3D打印通过复杂建模可造福外科手术。医生在手术前可以在患者体外再现体内实际模型，可以通过反复利用模型进行实验分析，从而减少在真实手术中的效率和风险。例如，北京阜外医院主要将这一技术应用在心血管介入手术方面，与比利时的3D 打印服务商Materialise 合作，在手术前提前模拟打印出心脏模型进行精准化训练，从而大大提升手术的成功率。这种方法对于先天心脏缺陷的婴儿好处明显，因为婴儿的器官相对弱小，手术就必须有更充分的准备，也必须非常精细。
定制化医疗器械/组织工程
3D打印技术在助听器、假肢制造、康复辅具、骨科手术个性化导板、人工关节、人工外耳和个性化种植牙等方面已得到了广泛应用。运用3D 打印技术设计和制作的助听器可满足个性化需求。利用3D 打印技术制造出的假肢也更加符合人体工学。应用金属打印制作的多孔钛结构，生物学表现特性更加合理，具有轻量化，更加符合人体工程学，从而克服了传统制造工艺的限制。
传统牙齿修复过程相对复杂，难以保证精度，返修率高、制作周期长。将3D打印技术运用到义齿修复中已经成为牙科领域广泛应用的技术，降低了义齿修复成本，缩短了制作周期。此外，3D 打印在骨科的应用可实现低成本假肢打印。
人工器官和组织
3D 打印技术不仅能够打印医疗模型、医疗器械，还可以根据患者需要打印出相应的器官。
3D生物打印使用含细胞和生长因子的“生物墨水”，结合其他医疗材料层层打印出产品，经体外和体内培育，形成有生长能力功能的组织结构。这项技术的推广与使用有望解决全球面临的移植组织或器官不足的难题。
美国圣迭戈Organovo将细胞用作“生物墨汁”，通过3D打印程序制成活性人体组织片，已成功打印出心肌组织、动脉血管等。爱丁堡赫瑞瓦特大学开发了一种基于瓣膜的双喷嘴打印机，配有两个“墨盒”，一个装着浸在细胞培养基中的人体胚胎干细胞，另一个只有培养基。使用这一打印机可打印用于组织再生的首例人体胚胎干细胞以及其他活细胞的打印。所研发的3D 打印机通过控制实现精确打印速度和墨水流量。
药剂
3D打印可制造靶向药物运输超微机器人。在人体内精准运输药物的机器人可以用来提升太近微创手术、靶向用药、远程感应和单细胞操控技术的效果和水平。
通过3D 打印技术实现的微型机器人被设计成“鞭毛”的类似物，这样可以更好地被数字化操控，从而灵活地将药物送达到人体各部。FDA 批准了美国Aprecia制药公司首款采用3D打印技术制备的“左乙拉西坦速溶片”上市。这种药采用Aprecia公司的ZipDose3D打印技术生产，内部呈现多空状，内表面及高，可在短时间内被很少的水融化，用分层打印制备药物制剂取代传统的压片技术，使得含水流体将多层粉状药剂结合在一起。
主要企业
3D 打印的核心专利大多被设备厂商掌握，因此在整个产业链中设备厂商占据主导地位。随着专利陆续到期，设备厂商的地位必然会受到冲击。近年来，3D 打印行业整合加剧，其中以3D Systems 和Stratasys 的整合路径最具代表性。3DSystems 采取上下游并购路径，并购对象包括服务商、软件公司、材料和设备厂商。Stratasys 的整合路径以横向整合为主，如与Objet 的合并和收购MakerBot。通过一系列的整合，设备企业转变为综合方案提供商，加强了对产业链的整体掌控能力。
全球3D 打印两大巨头3D Systems 和Stratasys 生产了全球半数以上的打印机，并在近几年通过兼并收购其他3D 打印企业不断扩大规模。另外，一些企业（如EOS、Envisiontec 等）在各自擅长的领域也有突出表现。除了这些企业，市场上还有许多提供3D 打印服务的中小型企业。
3D Systems
3D Systems公司由3D 打印技术的发明者查尔斯・赫尔成立于1986年，位于美国南卡罗来纳州罗克希尔，以立体光固化成型技术（SLA）起家。在此后的二十几年中依靠基础专利的优势，通过并购形成了覆盖打印材料、打印设备和打印服务领域的全产业模式。
近年来3D Systems已经逐渐摆脱了业绩亏损的状况，进入了盈利增长时期。自2009年以来，公司营业收入均保持20%以上的增速，2014 年，公司营业收入达到6.54 亿美元，净利润达到0.18 亿美元。目前在全球范围内拥有近900 名员工。
在外延并购方面，3D Systems动作频频。在过去的四年中，3D Systems公司已经收购了超过45家公司，总金额达到5.2亿美元。2014年，公司通过收购Cimatron、Simbionix、LayerWise、Laser Reproductins 等公司开始进军仿真、航空航天以及医疗等领域。2015 年3D Systems 收购了无锡易维，加紧了其在中国3D 打印市场的布局。另外，通过收购Bits from Bytes（一家普及型打印设备提供商），3D Systems也成为消费者使用的个人系统的领先供应商，其产品广泛应用于教育等领域。
3D Systems 是全球领先的3D 打印解决方案提供商。3D Systems 提供不同种类的产品。个人产品如Cube、BfB、RapMan 系列，入门级专业打印机V-Flash，专业打印机Projet 和Zprinter，以及基于SLA、SLS、SLM 技术的工业用打印机等。其技术优势包括概念建模、快速原型设计及制造等。3D Systems 提供7 种3D 打印解决方案，包括光固化快速成形和激光烧结、聚合物成型以及用于个人打印机技术FDM等。公司在3D 打印领域拥有超过1100 项专利，材料包括塑料、蜡、尼龙、金属等100 多种材料。
3D Systems产品和服务的一个重要发展是其“创作工具”。3D Systems 率先引入了基于网络和基于软件的工具来简化3D 产品的创造。通过对Vidar 的收购，3D Systems 成为创建三维数字化医学影像的领导者。同样的，通过对My Robot Nation 的收购，公司迅速打入消费产品领域。
3D Systems经营两个按需生产零件服务：ProParts 和Quickparts。在按需打印方面，3D Systems 提供Quickparts 和ProParts 服务。3D Proparts 是一家提供快速成型制造和服务的企业，其服务包括定制支持和项目管理等，于2009 年被3D Systems 收购。QuickParts于2011年2月被3D Systems收购，是一个小批量的生产商。
Stratasys
Stratasys由Scott Crump于1989年在美国明尼苏达州成立，并于1994年在纳斯达克上市。Stratasys专注于熔融沉积成型（FDM）技术的研究及开发，并成功打造出Dimension、uPrint 和Fortus 三个品牌。其中，Dimension凭借高性价比，成为全球最畅销的3D打印机系列之一。与3D Systems 相同，Stratasys的营业收入也在近年来保持快速增长，2014年公司营业收入达到7.5亿美元。
Stratasys 在近4 年来的并购浪潮中同样大动作频出，如以14 亿美元收购以色列3D 打印系统提供商Object 公司;以4 亿美元收购桌面级3D 打印设备生产商MakerBot;1 亿美元收购CAD 设计师社区Grabcad。随着各类企业的并购，Stratasys的3D打印领域全产业链在不断完善。
Stratasys主要经营3D打印设备和打印材料，这两项合计占其收入的85%。公司的3D打印设备包括理念系列、设计系列和生产系列三个级别，同时公司还制造专门用于牙科的3D 打印机。在打印材料领域，现在能够生产超过130种的打印材料，其中包括100种的光聚物和10多种的热塑性塑料打印材料。
ExOne
Exone也是3D打印全产业链企业，成立于2012年，使用麻省理工学院提供的粉末喷墨三维打印（Inkjet3DP）。主要提供两种打印机，分别使用沙子和金属材料，可以完成较大尺寸产品的制作。该公司的3D 印刷机器能够制造压铸模具和特种石英砂、陶瓷的铸造产品。
Exone 公司共有两个系列的产品，分别是S 系列和M 系列。S 系列的产品主要用于工业生产，生产浇铸所用的铸型，代表性的产品有S Max、S Print。M 系列的3D 打印机主要用于直接打印可以使用的零件或是终端产品，代表性产品为M Flex 和M Lab。前三者都是工业用打印机，M Lab 是科研人员专用的打印机，属于专业用途。
Exone 主要的客户集中在航天、汽车、重型设备、能源等行业。该公司还提供耗材和零件、服务、培训和技术支持，通过位于美国、德国、日本的生产服务中心（PSCs）来对其客户进行生产前合作与定制服务。
RepRap
RepRap 是一种三维打印机原型机，它具有一定程度的自我复制能力，能够打印出大部分其自身的（塑料）组件。RepRap 是（replicating rapid prototyper）的缩写。
这种原型机从软件到硬件各种资料都是免费和开源的，都在自由软件协议GNU 通用公共许可证GPL 之下。
至目前为止，RepRap 项目已经了四个版本的3D 立体打印机：2007 年3 月“达尔文”（Darwin），2009 年10 月“孟德尔”（Mendel），2010 年“Prusa Mendel”和“赫胥黎”（Huxley）。开发者采用了著名生物学家们的名字来命名，是因为“RepRap 就是复制和进化”。
由于机器具有自我复制能力，能廉价地传播RepRap 给个人和社区，使他们能够创建或下载来自互联网的复杂的产品，而不需要昂贵的工业设施。
Arcam
瑞典Arcam公司成立于1997年，在斯德哥尔摩证券交易所上市，公司是唯一使用电子光束溶解法（EBM）技术的增量制造公司，2003年3月第一台EBM S12机器上市，随后推出基于EBM技术的改进机型。
Arcam为市场提供EBM 的完整生产链，包括打印机、系统服务和金属粉末销售。Arcam还与美国DiSanto 技术公司合作，致力于骨科植入物（Orthopedic Implants）市场。OI 产业可分为三部分：重构、外伤手术和脊柱手术。
目前，Arcam上市的打印机有Arcam A2X、Arcam Q10、Arcam Q20，Arcam A2X主要应用于航空航天领域，应用材料是钛和铝化钛;Arcam Q10 则是针对于OI 市场，而Arcam Q20 则是在前者基础上，加大制造空间以适应在航空航天上的应用，二者均具备有电子枪、e LayerQamTM 系统。
其他
【关键词】终端区空域规划；问题；交通容量；终端区域结构；发展现状
为了缓解空中交通压力，增强终端区空域的承载能力，需要对终端区空域规划的若干问题进行系统的研究。在研究工作开展的过程中，相关的工作人员应该对终端区结构有着必要地了解，提高对空中交通拥挤问题的认识，使得相关的技术手段在实际的应用中能够达到预期的效果。
1 终端区空域规划存在问题研究的必要性
结合目前我国终端区域的管理现状，可知某些终端区域在利用方面出现了许多不合理的现象，影响着空中交通的服务功能。在空中终端区的划分过程中，根据性质和用途的不同，军民空域的边界划分有着明显的参考标准，对于终端区空域的完整性造成了一定的影响。一般情况下，终端区内包含的各种航空线都是固定的，不受客观存在因素的影响。这就导致了部分空闲的静态终端区空域资源无法得到彻底的利用，造成了空中交通拥堵现象的出现。为了改变这种不利的发展现状，需要对终端区空域规划存在的问题进行深入地研究，增强空域容量的同时完成相关的服务功能，降低突发安全事故发生的几率。同时，为了有效地解决终端空域存在的各种问题，技术人员也需要对空中系统的实际运营状态有着充分地了解，为相关技术方案的制定和实施提供可靠的参考依据。通过对终端空域规划过程中存在问题的深入分析，也能为空中航路的有效管理提供一定的参考依据。
2 现阶段我国终端区空域规划中存在的问题
2.1 空域结构复杂，存在的影响因素多
现阶段我国的飞机流量正在不断地增加，在方便人们出行的同时也造成了空中拥堵现象的频繁出现。相对国外的空域结构，我国的空域结构非常复杂，主要是由于相关管理政策的限制和网络布局的设计方案决定的。这些复杂的空域结构，使得某些民航业务在开展的过程中可能受到一定的影响：在交通流量增加的同时，只能向相关的航路管理部门进行额外的申请。在增加成本开支的同时，也影响着自身的服务质量。除此之外，像航空管理政策、气候条件变化、业务流量增加等，都会对终端区空域规划的合理科学性造成重大的影响。这些方面的不同内容，客观地反映了优化空域结构、增强相关管理措施应用的重要性。
2.2 民航交通路线少，交通管制工作压力大
终端区空域主要应用在民航和军方，二者受到不同政策的影响，对应的终端区结构也有所区别。我国的终端区空域大部分归军方管理，导致民航的交通路线相对较少。当交通流量重大时，依靠既有的交通线路已经无法满足各项业务实际的需求，影响了民航企业的经济效益、根据欧控组织提出的灵活使用空域要求，不同国家的空域结构在设计的过程中应该充分考虑用户的实际需求，完善具体的设计方案，最大限度地满足用户的多元化需求。我国目前在终端空域规划中面临的突出问题是军民空域不均衡，交通管制的实际工作压力非常大。
2.3 终端区空域静态管理方法效率低，空域资源不足
作为空域系统的重要组成部分，我国的民航和军方在各自空域内进行着一系列的生产活动，实现了自身效益最大化的发展目标。结合目前我国领域使用的管理策略，可知其中静态的管理方法在相关的工作管理中应用较多。这种管理方法最大的特点是：（1）根据用户不同的需求，将指定的航路或者航线划分给用户；（2）已经划分好的航路固定不变；（3）特殊情况下开设临时隔离区域，可以满足军方或者民航的实际需求。这些方面的特点，客观地反映了空域管理中静态管理方法的特性。但是，这种方法在实际的使用中很容易造成空域资源不足、资源利用效率低的问题，导致空中交通拥堵现象出现的几率逐渐加大。同时，随着经济社会建设步伐的加快，民航的业务量将会不断地增强，航路的短缺与飞机流量过大之间的矛盾将会变得更加突出，客观地反映了空域静态管理方法的缺陷。在此形势影响下，相关的改革措施的制定和实施势在必行。
3 解决终端区空域规划若干重要问题的有效措施
3.1 构建可靠的动态终端空域航路网络
建立了有效的空中交通网络，可以根据实际情况的变化，实时地控制航路网络结构的动态变化。这种网络相关作用的发挥需要构建可靠的参考模型，使得技术人员可以随时了解航路开闭情况，解决动态区域的航路选择问题。参考模型中的航路网络，可能包含多个机场、航路点和航路，以及沿航路网络飞行的航段集。在这种模型的指导下，技术人员可以做出总费用最小化的动态决策，确定什么时间用申请额外的航段的方式适应现有的空中交通需求。而这些总费用包括额外航段的开放和保持费用，以及航班所有飞行及延迟费用。利用这种动态终端空域航路网络的作用，将会改变我国终端区空域的传统管理模式，某些既定的航线也可能根据某些业务的需要随时调整，完善了我国空域的服务功能。
3.2 优化终端区结构，明确管制人员的职责范围
传统的终端区结构在实际的应用中已经无法满足时代的发展要求，客观地决定了优化终端区结构的重要性。作为终端区结构优化的重要组成部分，空域扇区划分对于我国航空管制工作效率的提高起着重要的保障作用。终端区扇区划分的根本目的是为了有效地改变管制员工超负荷工作的现状，明确这些管制工作人员的职责范围，从而为不同飞机的正常飞行提供可靠地保障。优化终端区结构，不仅有利于缓解空中交通压力，也为民航、军用工作效率的提高产生了积极的影响。在终端空域扇区划分的作用下，不同的管制人员工作积极性将会得到很大的提高，空中交通服务功能也将更加完善。当管制人员的职责范围明确后，终端区空域的工作开展将会更有针对性。
3.2 完善空中交通微观仿真系统的服务功能
终端区扇区划分的过程中，不同终端空域飞机飞行的安全性是否可以得到可靠地保障，扇区管制员的工作负荷能否得到有效地缓解，需要完善空中交通微观仿真系统的服务功能。这种系统实际应用中可以对飞机进离场进行系统的仿真测试，为不同时间段内飞机的顺利出行提供必要地指导。同时，在这种系统的测试下，我国的民航也军用部门的沟通协调效率将会逐渐地提高，空域资源可以得到最大限度的利用。同时，由于微观仿真系统能够对不同时间段内的飞机流量进行实时地监测，不但有利于简化空域内管制的工作流程，也会将整个空域的负荷控制在合理的范围内。
4 结束语
相对而言，终端空域的边界有着一定的限制，传统的地理划分法无法增强管制工作的实际作用效果。因此，技术人员应该根据终端空域的结构特性，找出解决实际问题的针对性解决方法，为终端区域管制工作思路的拓宽提供可靠的保障。终端区空域规划问题的有效解决，也会完善空中交通的服务功能。
【参考文献】
[1]苗亚.终端区空域扇区规划与仿真一体化系统研究[D].南京航空航天大学，2011（01）.
[2]孔德福.终端区扇区优化技术研究[D].南京航空航天大学，2011（03）.
[3]黑妍茹.上海终端区空域结构调整方案研究[D].南京航空航天大学，2011（01）.
【关键词】飞行技术 英语 戴耐德软件 教学改革
飞行技术专业的人才培养目标要求遵守国际化标准要求，英语水平达到ICAO要求的等级是必要条件之一，同时高水准的英语交流能力也是航空安全的有力保障，因此飞行技术专业的英语教学工作显得尤为重要。沈阳航空航天大学飞行技术专业采用“2+2”的人才培养模式，即国内两年的理论学习与国外两年的飞行训练实践相结合，在学生完成理论学习后英语水平也要通过国外航校的面试，为了增加面试通过率，保证学生的培养质量，学校在英语教学方面做了很多的努力和尝试，现就各种改革方法加以探讨，为飞行人才的英语养成提供参考。
一、英语要求的特殊性
一般高校工科专业英语教学的目的是学生通过一门语言去了解国际上与专业相关的更先进的技术和发展动向，但是飞行技术专业英语教学则着重于实际交流能力，确保未来工作过程中陆空对话的顺利开展，因此在听和说的方面要求更高，而在读与写的方面相对弱化。
此外，专业理论课与英语的练习也十分的紧密。由于在陆空对话中使用大量的专业词汇而非日常用语，因此需要学生在首先学好专业课的基础上才能对专业英语词汇有更深入的理解，这也使得飞行技术的专业英语教学难度进一步加大。
二、英语教学中存在的问题
1.学生水平差异大
虽然在高考招生录取过程中规定了英语小分的最低分数线，但是很多学生的听说能力并不尽如人意，尤其是一些英语教学落后的生源地考生，由于英语学习起步晚，长期应对应试型教学模式，听说能力落差更大。
2.优秀教师资源短缺
由行技术专业英语涉及大量的专业词汇，要求教师除了有较高的英语水平外，还要对民航专业技术有深入的了解。而在实际教学中往往存在英语教师专业技能知识欠缺、专业教师英语水平有限的矛盾，优秀的教师成长期长，数量短缺。
3.教学模式陈旧
目前英语教学除听力课会有专业的语音教室外，其他课程基本都在简单的多媒体教室进行，授课方式也是以“老师讲、学生听”为主要模式，难以发挥学生学习的自主性，甚至有一些懒惰的学生在课堂上鱼目混珠、身在而心不在。
三、改善英语教学、提高学生水平的方法
1.完善英语培养体系
为了构建合理的英语能力培养体系，更快速高效地达到提高学生英语水平的目标，自专业开办以来，已经对培养计划进行了多次修改。首先，因为飞行专业面临大三上学期航校面试的压力，因此前两年学生英语成绩进步较快，而全校统一开设的公共英语主要目的是保证学生的四六级考试通过率，所以取缔了大学公共英语，增加了专门为飞行技术专业量身定制的基础英语课程；其次针对学生英语水平良莠不齐的现状，在大一新生刚入学后进行英语分级考试，根据考试结果分班授课，便于教师安排授课进度；此外还开设了以雅思考试内容为蓝本的交际英语课程，增加了外教英语的授课学时，从大二开始开设出国英语，为学生出国前面试及出国后的无障碍交流做准备。通过学生的面试通过率、雅思通过率以及航空公司、航校对学生的评价来看，这些改变对学生英语能力提高具有很大的促进作用。
2.建设特色教材体系
针对飞行技术专业公开出版发行的英语教材数量并不多，而且教学内容陈旧，成为学生能力提高的阻障。为此结合学生情况及教学经验，编写了一套民航飞行员英语教材，该教材分为听力、口语、阅读、写作、词汇等几部分，密切结合航空理论知识，难易程度也附和目前学生的水平。但目前该套教材没有公开出版发行，只是作为学校内部教学资料使用，有一些内容也处于修改完善阶段。
3.引进戴耐德教学软件
戴耐德多媒体教学即所谓的“动态教育”，采用学生自主学习为主、教师引导协助为辅的新型教学模式，取代单一的教师讲授的传统教学法，通过听、说、读、写一系列混元式练习，提高学生的英语综合技能水平，具有交互性、个性化、语音识别、题目多元化、方便性等特征，已经得到越来越多的高校院所及高职类教育机构的引进和认可。学校投资数十万建设了戴耐德英语听说训练室，并于2015年开始投入使用，目前已经使用了近一年的时间，成绩提高初见成效。
4.增开假期英语强化训练
为了督促学生更好地学习，有效的利用大学前两年理论学习时间，每年的寒假及暑假，学校都会进行为期四周的英语强化训练。强化训练的师资队伍一部分来自本校老师，一部分为高薪外聘社会上权威机构的英语培训师，主要是来自英语母语国家的外籍教师。经过几年的摸索已经总结了很多假期英语强化训练的经验，同时学生也从最初的不情不愿到欣然接受再到感觉受益匪浅，可以说假期培训的人力、资金投入都已经有所回报。
5.大力开展师资培训
优秀的老师是高质量教学的有力保障，因此要想提高学生的英语水平首先要丰富老师。目前参与飞行员英语授课的老师均来自英语专业，因此其英语能力水平较高但是民航专业技能知识匮乏，尤其民航类专业法规、术语繁多，造成有些教师授课时力不从心，飞行英语讲解时有一些词汇是靠着学生在专业课上所得来理解的，英语与专业技术之间的衔接不畅。针对此情况，学校要求教师参加ICAO英语考试，还选派一些英语教师到九天飞行学院参加地面理论学习，或参加本校的签派“+1”培训以丰富其航理知识。下一步还将选派一些教授专业课的青年教师进行英语培训，丰富英语教师队伍。
四、总结
提高飞行技术专业的英语教学质量任重而道远，方式方法也需要在长期的摸索中不断的积累和总结。上述方法对学生英语能力的提高确有帮助，但需要大量的经费投入、人力投入，因此对于其他更低成本方法有待于进一步探讨，保障飞行人才质量。
参考文献：
[1]郭欣.飞行技术专业英语听说课教学模式探究[J].齐齐哈尔师范高等专科学校学报，2015（4）：140-142.
[2]李明良，任晓军.飞行基础英语强化教学现状调查与对策研究[J].中国民航飞行学院学报，2012（2）：60-62.
[3]戴莉新，吴丽萍.航空飞行英语中的EGP+ESP模式分析[J].沈阳航空航天大学学报，2013（S1）：58-61.
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